比光速还快一万倍，瞬时的量子纠缠，是不是违反了相对论？

据说速度能达到光速一万倍以上的量子纠缠，究竟是一种什么样的神奇现象？如果它真的能够瞬间跨越任意距离产生关联，那是不是就意味着相对论所设下的光速极限被彻底打破了？

要回答这个问题，先得看清楚量子力学到底有多"诡异"。

薛定谔的猫大概是物理学史上最出名的思想实验之一：把一只猫放进一个密闭的箱子里，箱子里同时安置一个原子核和一套毒气装置，这个原子核有50%的概率发生衰变，一旦衰变就会释放出一颗粒子，触发毒气装置，把猫毒死。

在打开箱子观察之前，猫既是活的，又是死的，处于一种叠加态。

正是这种诡异的量子力学中，出现了让爱因斯坦都无法接受的量子纠缠。据一些说法，纠缠效应的传递速度至少是光速的一万倍以上，而光速本应是宇宙中不可逾越的速度上限，量子力学凭什么能够绕过这道天堑？

围绕量子纠缠为何不能实现超光速通信，一直是科普讨论中被反复追问的问题。有人提出过这样一个设想：既然纠缠粒子之间存在瞬间的关联，那么是否可以通过观察结果是"确定"还是"不确定"，来判断对方有没有进行过测量？

如果对方测量过，就代表"1"，没测量过就代表"0"，这样岂不是就能实现瞬间通信？

然而答案是否定的。原因在于，只要对粒子进行测量，波函数就会发生坍缩，而人们无法区分这次坍缩究竟是因为对方先测量所导致的，还是自己先测量所引起的。

可以通过一个具体的例子来加以说明。以处于自旋纠缠态的A、B两个粒子为例，当A自旋向上时，B的自旋就会向下。

顺带一提，纠缠粒子的自旋态并不一定必须相反，两者保持同向也是可以的，这里仅以相反的情况来举例。当A粒子通过一个垂直磁场时，它可能表现为向上偏转，也可能表现为向下偏转。

假设A粒子向上偏转，那么此时该如何通过B粒子来判断它是否被测量过呢？办法是让B粒子也通过一个垂直方向的磁场，观察它朝哪个方向偏转，结果必然是朝下。

但需要注意的是，即便直接先测量B粒子，它同样有一半的概率朝下。因此在现实中，必须重复整个实验多次，如果每次两者的测量结果都是相反的，才有理由相信这两个粒子确实处于纠缠态。

现在假设正在测量B粒子在垂直方向上的自旋态，结果是向上。导致这个"向上"结果的原因有两种可能：一种是先测量了A粒子，A表现为向下，因而B的结果就是向上；另一种是A粒子还没有被测量过，直接对B进行测量，只是这次随机得到了向上的结果。

至于究竟属于哪种情况，仅从一方的角度是无法判断的，必须结合对方的情况才能得出结论。也就是说，不管是哪一边先测量，如果单独观察一方的结果，都是随机的。

回到爱因斯坦与玻尔之争。爱因斯坦最终使出了量子纠缠这个大招，向玻尔发起了终极挑战。

但鉴于当时人们还无法针对该问题进行实验验证，两人最终谁也没能说服谁。不过对于思想实验而言，只要通过逻辑推理，从逻辑上找到漏洞即可。

对于纯逻辑层面的问题，只要是讲道理的正常人，双方最终应该能够达成一致。那么这样看来，爱因斯坦和玻尔两人当中，究竟是谁不讲道理呢？

站在爱因斯坦的角度来看，当时传统的经典物理学，无疑是一个严格遵循定域性原理的理论体系。

所谓定域性原理，也叫局域性原理，说的是对于任何事件的传播，由于光速限制，只能在特定区域起作用，而不能突破这个区域范围产生超距作用，这一点直接受狭义相对论制约。

在那个年代科学大厦的框架内，定域性原理可以认为是非常可靠的，因此从这一点上来说，爱因斯坦确实是讲道理的。

那不讲道理的就只能是玻尔吗？其实也不是。量子纠缠虽然看起来违背定域性，但并不是违背因果律的那种违背。

受相对论制约的定域性，针对的是有效信息或者说经典信息的传递，也就是说，超光速通信是不存在的，但广义上的超光速是存在的。

除了量子纠缠，量子隧穿，以及宇宙膨胀所导致的信息退行速度，这些在某种层面上都可以超光速，只是它们都不存在有效信息的传递，所以并不违背相对论意义上的定域性。玻尔并非不讲理，他只是把"理"的范围给扩大了。

也正因此，两个粒子之间的这种关联，才被形容为跨越空间又跨越时间：所谓跨越空间，是指它们哪怕相隔百万光年，也依然会互相纠缠；所谓跨越时间，是指两个粒子的相互作用是同时发生的——假如两个粒子相距三百万光年，其中一个粒子的状态被确定，另一个粒子并不会在三百万年之后才随之变化，而是同时发生改变。

爱因斯坦当时显然没有完全意识到这里面的微妙之处。他始终认为，B粒子表现出的状态一定是A粒子通知它的，而通知属于一种有效信息的传递，所以不可能超光速，从而断定量子纠缠现象不会真实存在。

如果它真的存在，那也一定不是临时通知，而是从两者分开的一开始就已经确定了下来，只不过其中存在一些人们目前还不知道的隐藏变量。

无论是哪种解释，爱因斯坦之所以这样认为，根本原因在于他仍然单纯地站在粒子的视角看待问题，而没有从波的角度加以审视。但对于玻尔来说则不一样，互补原理最初就是由他提出的，所以他对波粒二象性这一概念的理解极为深刻。

他清楚地知道，对于一个事物，尤其是在量子尺度上，波动性和粒子性是同等重要的。

A、B两个粒子如果单独看作是两个独立的个体，也就是从粒子性的角度出发，就会出现那种只能用超光速来解释的情况；但如果站在波动性的角度来看，这两个粒子本就是一个整体，那么一切也就没有什么奇怪之处了。

打一个非常通俗的比方，就像一双鞋，将左右两只分别放进两个箱子里。这时哪怕将其中一个箱子送到几亿光年之外的其他星系，只要打开身边的这个箱子，立刻就能推断出位于几亿光年之外的那只鞋是左脚还是右脚。

这个比喻很常见，虽然可以让人对量子纠缠形成一个初步印象，但严格来说并不准确。因为哪个盒子里放的是哪只鞋，这是已经提前确定好的事情，人们知晓另一个盒子的情况，靠的仅仅是逻辑上的推断——因为这只是左脚，所以另一只肯定是右脚。

但对于两个纠缠态的粒子来说，它们并没有提前约定好谁是上旋、谁是下旋，而是都处于所有情况的叠加态之中。它们所表现出的结果，完全是因为测量的原因，按概率临时决定的。

也就是说，测量并非只是事后的逻辑推断，而是确确实实瞬间影响到了另一方，只不过这种影响并非经典意义上的影响。

如果实在想不通这两个粒子究竟是如何相互影响的，可以尝试用升维的方式来思考。人们所说的这两个粒子相距很远，指的是能够感知到的三维空间中的距离。

但在三维空间上无论相隔多远，或许在更高的维度上，它们始终是一个整体。这也正是为什么有人会提出这样的猜测：量子纠缠的这种超距作用，或许是通过某种虫洞实现的。

无论量子纠缠的本质究竟是什么，这一现象本身如今已经没有什么争论。不仅如此，2019年，科学家还首次在实验中拍到了量子纠缠现象，这也是人类第一次真正"看到"量子纠缠。如果爱因斯坦能够活到今天，相信他对量子力学的偏见也会减少一些吧。

回过头再看那只被关在箱子里、既生又死的猫，以及那对哪怕相隔百万光年也能瞬间同步的纠缠粒子，量子世界的诡异并没有真正撕裂相对论所守护的因果链。

所谓超光速一万倍的传递，传递的并不是能够被人利用的经典信息，而是一种更深层的整体关联，它跨越的是三维意义上的距离，却没有跨越因果的边界。相对论限制的从来只是有效信息的传播速度，而不是宇宙在更高维度上早已编织好的那张网。

也正是在这张网上，粒子与粒子之间彼此呼应，构成了一个既遥远又亲密的量子实在。